Dreidimensionale kinematische Charakterisierung einer Objektaufnahmeaufgabe mittels Motion Capture

Summary

Dieses Protokoll präsentiert einen standardisierten Ganzkörper-Motion-Capture-Ansatz zur Bewertung der Objektaufnahmeaufgabe und veranschaulicht, wie unterschiedliche Bewegungsstrategien und kompensatorische Muster während dieser gemeinsamen funktionalen Aktivität quantitativ charakterisiert werden können.

Abstract

Die Objektaufnahme ist eine grundlegende Aktivität des täglichen Lebens, die Koordination von Rumpf, Unter- und Obergliedmaßen, Gleichgewicht und visuomotorischer Kontrolle in einer einzigen, ökologisch gültigen Bewegung integriert. Trotz ihrer Relevanz bleiben standardisierte Protokolle zur quantitativen Bewertung von Objektaufnahmestrategien mittels Ganzkörper-Motion Capture begrenzt. Ziel dieses Protokolls ist es, eine standardisierte Methode zur Erfassung und Analyse der Objektaufnahmeaufgabe mittels vollständiger dreidimensionaler Bewegungserfassung zu demonstrieren und zu illustrieren, wie verschiedene Bewegungsstrategien identifiziert und klassifiziert werden können. Das Protokoll beschreibt die Vorbereitung des Teilnehmers, die umfassende Platzierung von Markern, die Ausführung von Aufgaben und repräsentative kinematische Analysen. Dreißig Teilnehmer führten die Aufgabe zur Objektaufnahme durch, bei der vierzehn kinematische Variablen gesammelt wurden. Bewegungsstrategien wurden in Kniebeuge-dominante, Scharniere-dominante und hybride Muster unterteilt, die unterschiedliche und intermediäre Ansätze entlang eines Laufplans repräsentieren. Repräsentative Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der Gelenkkinematik zwischen den Strategiegruppen, insbesondere am Knie und Knöchel, mit zusätzlichen Beiträgen durch die Bewegung des Oberkörpers. Unterschiede zwischen dominanten und nicht-dominanten Handbedingungen verdeutlichen zudem die Sensibilität der Aufgabe gegenüber kompensatorischen Bewegungsanpassungen. Dieses Protokoll bietet einen praktischen und reproduzierbaren Rahmen zur Bewertung von Objektaufnahmestrategien und der Ganzkörperkoordination während der funktionellen Bewegung.

Introduction

Die Beurteilung menschlicher Bewegung ist zentral für klinische und wissenschaftliche Bewertungen der muskuloskelettalen und funktionellen Gesundheit¹. Traditionell beruhte die Bewegungsbewertung weitgehend auf visueller Beobachtung, die zwar klinisch wertvoll ist, aber von Natur aus subjektiv, vom Bewertenden beeinflusst und in ihrer Fähigkeit, subtile Koordinationsmuster konsequent zu erfassen, eingeschränkt ist. Motion-Capture-Technologien, einschließlich markerbasierter und markerloser Systeme, ermöglichen eine detaillierte und quantitative Analyse der Ganzkörperbewegungen mit zunehmender Zugänglichkeit

Protocol

Die Studie (IRB-2018-04-014) wurde vom institutionellen Überprüfungsgremium der Nanyang Technological University, Singapur, genehmigt und gemäß den ethischen Standards der Erklärung von Helsinki von 1964 oder vergleichbaren ethischen Standards durchgeführt. Alle Teilnehmer haben vor der Teilnahme eine schriftliche informierte Einwilligung eingereicht.

1. Teilnehmervorbereitung

HINWEIS: Die Aufgabe besteht darin, dass die Teilnehmer einen standardisierten Gegenstand in angenehmem Tempo vom Boden aufheben, wieder stehen und den Gegenstand übergeben, wie in Abschnitt ....

Results

Dreißig Teilnehmer führten die Objektaufnahmeaufgabe durch, bei der 14 kinematische Variablen gesammelt wurden. Die Teilnehmer wurden anschließend in drei Strategiegruppen eingeteilt, die unterschiedliche und intermediäre Ansätze entlang eines Kontinuierlichs von Bewegungsstrategien repräsentierten, interpretiert als Kniebeuge-dominant (Gruppe 1), Scharnier-dominant (Gruppe 2) und hybride Strategien (Gruppe 3). Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen h.......

Discussion

Dieses Protokoll demonstriert einen standardisierten Ansatz zur Erfassung und Analyse einer Objektaufnahmeaufgabe mittels dreidimensionaler Ganzkörperbewegung und veranschaulicht, wie verschiedene Bewegungsstrategien quantitativ charakterisiert werden können. Die Teilnehmer wurden gezielt ausgewählt und gruppiert, um unterschiedliche und zwischenliegende Bewegungsstrategiemuster innerhalb der Stichprobe darzustellen. Die visuelle Inspektion der Gelenkkinematik zeigte, dass die Größe der .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Box für Abholaufgabe	N/A	N/A	70 mm x 70 mm x 70 mm (Lx W x H) 3D-gedruckt mit Polylaktsäure (PLA) Filament (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., China).
Clustermarker	Qualisys, AB	· 160146 Oberkörper & Mittelpunkt; 160145 Unterkörper & Mittelpunkt; 160149 SuperWrap für Cluster	Zu den Clustern gehörten zwei Oberkörper-Cluster (Oberarme) und vier Unterkörper-Cluster (zwei an den Oberschenkeln und zwei an den Schäften).
Cluster-Marker (benutzerdefiniert)	N/A	N/A	Speziell entwickelte Clustermarker zur Verfolgung des Handgelenks (RFA, LFA) und der Hand (RHMC, LHMC) wurden 3D-gedruckt mit Polylaktsäure (PLA)-Filament (eSUN; Shenzhen Esun Industrial Co., China).
Computerarbeitsplatz	Generika	NA	Intel Core i9 Prozessor, 32 GB RAM, 10 TB Festplatte, NVIDIA RTX2080
Doppelseitiges Klebeband	Qualisys, AB	160188 Doppelseitiges Klebeband	Zum Befestigen der Markerbasis an der Haut
Kraftplatte	Kistler	Typ 9260AA6	Zwei Platten (600 & mal; 500 x 50 mm) sind unter dem Boden eingelassen, je eine für jeden Fuß.
Hypoallergenes Klebeband für die Haut	3M	Mikropore
Markierungsbasis	Optitrack	M4-Markierungsbasis
Motion-Capture-System	Qualisys, AB	Miqus Video Aqus A12	x2, Full HD / 2 MP, Auflösung 1920 & Times; 1080 x12, 12 MP 300fps, Auflösung 4096 & Times; 3072, FOV 54 & Times; 42 & Grad; (motorisiert)
Neodymmagnete	Generika	N/A	Durchmesser 15 mm, Dicke 1 mm
Qualisys Track Manager (QTM)	Qualisys, AB	Version 2019	Die Software wird verwendet, um Bewegungen während des Experiments aufzuzeichnen und die Datennachbearbeitung durchzuführen.
Retroreflektierende Marker	Optitrack	12,7 mm (1/2) M4-Markierungen
Visual3D	HAS-Motion	Version 2021	Die Software wird verwendet, um biomechanische Modellierungen durchzuführen und die entsprechenden Gelenkwinkel zu erzeugen